1、RLC串联谐振频度及其估算公式2009-04-2109:51串联谐振是指所研究的串联电路部份的电流和电压达到同相位，即电路中电感的感抗和电容的容抗在数值上时相等的，因而使所研究电路呈现纯内阻特点，在给定端电流的情况下，所研究的电路上将出现最大电压，电路中消耗的有功功率也最大.1.谐振定义：电路中L、C两组件之能量相等，当能量由电路中某一检波组件释出时，且另一检波组件必吸收相同之能量，即此两检波组件间会形成一能量脉动。2.电路欲形成谐振，必须具备有电感器L及电容器C两组件。3.谐振时其所对应之频度为谐振频度(),或称共振频度，以fr表示之4.串联谐振电路之条件如图1所示
2、：当Q=QI2Xl=I2Xc也就是Xl=Xc时，为R-L-C串联电路形成谐振之条件。图1串联谐振电路图5.串联谐振电路之特点:(1)电路阻抗最小且为纯内阻。即Z=R+jXjXc=R电路电压为最大。即RPF=cos6=一(3)电路功率因子为1。即,(4)电路平均功率最大。即P=2R(5)电路总虚功率为零。即Ql=QcQt=QLQc=06.串联谐振电路之频度:(1)公式:R-L-C串联电路欲形成谐振时，可调整电源频度f、电感器L或电容器C使其达到谐振频度fr,而与内阻R完全无关。7.串联谐振电路之质量因子：(1)定义：电感器或电容器在谐振时形成的检波功率与内阻器消耗的平均功率之比，称为谐振时
3、之品质因子。(2)公式:;L-_,L/,CR市一下一至(3)品质因子Q值愈大表示电路对谐振时之响应愈佳。通常Q值在10100之间。8.串联谐振电路阻抗与频度之关系如图(2)所示:内阻R与频度无关，系一常数，故为一横线。电感抗Xl=2无fl,与频度成反比，故为一斜线。2nfC与频度成正比，故为一曲线。(4)阻抗Z=R+j(XXC)当f=fr时，Z=R为最小值，电路为内阻性。当f>fr时，Xl>Xc,电路为电感性。当f
4、5)若将电源频度f由小减小，则电路阻抗Z的变化为先减后增。9.串联谐振电路之选择性如图(3)所示:(1)当f=fr时,I=I=max此频度称为谐振频度。(2)当f=fi或f2时,=0.707/llldX,此频度称为旁带频度、截止频度或半功率频度。(3)串联谐振电路之选择性：电路电压最大值变动至倍电压最大值时,BW表不。所对应的两侧带频度间之范围，即为该电路之选择性，一般称为频带长度或波宽，以公式:(4)当f=fi或f2时，其电路功率为最大功率之半，故截至频度又称为半功率频度。公式:/IPf2>fr称为上限截至频度，f1
5、W(6)若将电源频度f由小减小，则电路电压I的变化为先增后减，而质量因子Q值越大，其曲线越尖锐，即频带长度越窄，响应越好，选择性越佳。(7)当频带长度BW很宽，表示质量因子Q值很低；若Q
6、驱动的电压还会吸收很大的电源电压，因为电路中的电感，内阻（非常是芯片管脚上的电感，会形成大跌）,这些电压相对于正常情况来说实际上就是一种噪音，会影响功放的正常工作.这就是耦合.去藕电容就是起到一个电板的作用，满足驱动电路电压的变化，防止互相间的耦合干扰.旁路电容实际也是去藕合的，只是旁路电容通常是指高频旁路，也就是给高频的开关噪音提高三条低阻抗泄防途径.高频旁路电容通常比较小，按照谐振频度通常是，等，而去耦合电容通常比较大，是10u或则更大，根据电路短发布参数，以及驱动电压的变化大小来确定.旁路是把输入讯号中的干扰作为滤除对象，而去耦是把输出讯号的干扰作为滤除对象，避免干扰讯号返回电源.这应当
7、是她们的本质区别.去耦电容在集成电路电源和地之间的有两个作用：一方面是本集成电路的蓄能电容，另一方面旁路掉该元件的高频噪音.数字电路中典型的去耦电容值是心脑个电容的分布电感的典型值是5心的去耦电容有5aH的分布电感，它的并行共振频度大概在7MHz左右，也就是说，对于10MHz以下的噪音有较好的去耦疗效，对40MHz以上的噪音几乎不起作用.1”10心F的电容，并行共振频度在20MHz以上，消除高频噪音的疗效要好一些.每10片左右集成电路要加一片充放电电容，或1个蓄能电容，可选10心F左右.最好不用电解电容，电解电容是两层薄膜卷上去的，这些卷上去的结构在高频时表现为电感.要使用钥.电容或聚碳香豆素电
8、容.去耦电容的选用并不严格，可按C=1/F,即10MHz取aF,取心F.分布电容是指由非形态电容产生的一种分布参数.通常是指在印制板或其他形态的电路方式，在线与线之间、印制板的上下层之间产生的电容.这些电容的容量很小，但可能对电路产生一定的影响在对印制板进行设计时一定要充分考虑这些影响，尤其是在工作频度很高的时侯.也成为寄生电容制造时一定会形成，只是大小的问题.布高速PCB时,盲孔可以降低板层电容，但会降低电感.分布电感是指在频度增强时，因导体自感而导致的阻抗降低电容器选用及使用注意事项1,通常在低频耦合或旁路，电气特点要求较低时，可选用纸介、涤纶电容器；在高频高压电路中，应选用云
9、母电容器或瓷介电容器；在电源混频和退耦电路中，可选用电解电容器.2,在振荡电路、延时电路、音调电路中，电容器容量应尽可能与估算值一致.在各类混频及网（选频网路），电容器容量要求精确；在退耦电路、低频耦合电路中，对同两级精度的要求不太严格.3,电容器额定电流应低于实际工作电流，并要有足够的余地，通常选用耐压值为实际工作电流两倍以上的电容器.4,优先选用绝缘内阻高，耗损小的电容器，还要注意使用环境我们晓得，通常我们所用的电容最重要的一点就是混频和旁路，我在设计中也正是如此使用的.对于高频杂讯，通常我的经验是不要过大的电容，由于我个人觉得，过大的电容即使对于低频的杂讯过滤疗效似乎比较好，而且对于高频
10、的杂讯，因为其谐振频度的增长，促使对于高频杂讯的过滤疗效不很理想.所以电容的选择不是容量越大越好.疑惑点：1.以上都是我的经验，没有理论证实，希望哪位可以在理论在帮忙解释一下是否正确.或则推荐一个网页或则网站.2.是不是超过了谐振频度，其阻抗将大大降低，所以对高频的过滤讯号，其作用就相对减少了呢3.理想的滤蕾丝是不是在谐振频度这点上（没有看懂中）4.曾经只晓得电容的旁路作用是隔直通交，如今具体于PCB设计中，电容的这一旁路作用具体彰显在那里在用电容抑制电磁恐吓时，最容易忽略的问题就是电容引线对混频疗效的影响.电容器的容抗与频度成正比，正是借助这一特点，将电容并联在讯号线与相线之间起到对
11、高频噪音的旁路作用.但是，在实际工程中，好多人发觉这些技巧并不能起到预期滤除噪音的疗效，面对顽固的电磁噪音束手无策.出现此类情况的一个诱因是忽视了电容引线对旁路疗效的影响.实际电容器的电路模型是由等效电感（ESL）电容和等效内阻（ESR均成的串联网络.理想电容的阻抗是随着频度的下降减少，而实际电容的阻抗是图1所示的网路的阻抗特点，在频度较低的时侯，呈现电容特点，即阻抗随频度的降低而增加，在某一点发生谐振，在这点电容的阻抗等于等效串联内阻ESR在谐振点以上，因为ESim作用，电容阻抗随着频度的下降而降低，这是电容呈现电感的阻抗特点.在谐振点以上，因为电容的阻抗降低，因而对高频噪音的旁路作用减小，
12、甚至消失.电容的谐振频度由ESL和C共同决定电容值或电感值越大，则谐振频度越低，也就是电容的高频混频疗效越差.ESL不仅与电容器的种类有关外，电容的引线宽度是一个非常重要的参数，引线越长，则电感越大，电容的谐振频度越低.因而在实际工程中，要使电容器的引线尽量短.按照LC电路串联谐振的原理，谐振点除了与电感有关，还与电容值有关，电容越大，谐振点越低.许多人觉得电容器的容值越大，混频疗效越好，这是一种误读.电容越大对低频干扰的旁路疗效其实好，而且因为电容在较低的频度发生了谐振，阻抗开始随频度的下降而降低，因而对高频噪音的旁路疗效变差.表1是不同容量墙砖电容器的自谐振频度，电容的引线宽度是1.6mm
13、（你使用的电容的引线有如此短吗）.表1电容值自谐振频度（MHz）电容值自谐振频度（MHz）.50..50.虽然从滤除高频噪音的角度看，电容的谐振是不希望的，并且电容的谐振并不是总是有害的.当要滤除的噪音频度确定时，可以通过调整电容的容量，使谐振点恰好落在恐吓频度上.从电路来说，总是存在驱动的源和被驱动的负载.假如负载电容比较大，驱动电路要把电容充电、放电，能够完成讯号的跳变，在上升沿比较险峻的时侯，电压比较大，这样驱动的电压还会吸收很大的电源电压，由
14、于电路中的电感，内阻（非常是芯片管脚上的电感，会形成大跌）,这些电压相对于正常情况来说实际上就是一种噪音，会影响功放的正常工作.这就是耦合.去藕电容就是起到一个电板的作用电流和频率的计算公式，满足驱动电路电压的变化，防止互相间的耦合干扰.旁路电容实际也是去藕合的，只是旁路电容通常是指高频旁路，也就是给高频的开关噪音提高三条低阻抗泄防途径.高频旁路电容通常比较小，按照谐振频度通常是，等，而去耦合电容通常比较大，是10u或则更大，根据电路短发布参数，以及驱动电压的变化大小来确定.去耦和旁路都可以看作检波.正如ppxp所说,去耦电容相当于电板，防止因为电压的突变而使电流增长,相当于滤杂讯.具体容值可以依照电压的大小、期
15、望的杂讯大小、作用时间的大小来估算.去耦电容通常都很大，对更高频率的噪音，基本无效.旁路电容就是针对高频来的，也就是借助了电容的频度阻抗特点.电容通常都可以看成一个RLC串联模型.在某个频度，会发生谐振，此时电容的阻抗就等于其ESR假如看电容的频度阻抗曲线图，都会发觉通常都是一个V形的曲线.具体曲线与电容的介质有关，所以选择旁路电容还要考虑电容的介质，一个比较保险的方式就是多并几个电容.去耦电容在集成电路电源和地之间的有两个作用：一方面是本集成电路的蓄能电容，另一方面旁路掉该元件的高频噪音.数字电路中典型的去耦电容值是心脑个电容的分布电感的典型值是5心的去耦电容有5aH的分布电感，它的并行共振
16、频率大概在7MHz左右，也就是说，对于10MHz以下的噪音有较好的去耦疗效，对40MHz以上的噪音几乎不起作用.1”10心F的电容，并行共振频度在20MHz以上，消除高频噪音的疗效要好一些.每10片左右集成电路要加一片充放电电容，或1个蓄能电容，可选10心F左右.最好不用电解电容，电解电容是两层薄膜卷上去的，这些卷上去的结构在高频时表现为电感.要使用钥.电容或聚碳香豆素电容.去耦电容的选用并不严格，可按C=1/F,即10MHz取aF,取心F.通常来说，容量为uf级的电容，象电解电容或钥.电容，他的电感较大，谐振频度较小，对低频讯号通过较好,而对高频讯号，表现出较强的电感性，阻抗较大，
17、同时，大电容还可以起到局部电荷池的作用，可以减轻局部的干扰通过电源耦合出去；容量为的电容，通常为陶瓷电容或云母电容，电感小，谐振频度高,对高频讯号的阻抗较小，可以为高频干扰讯号提供一条旁路，降低外界对该局部的耦合干扰，在电子电路中，去耦电容和旁路电容都是起到抗干扰的作用，电容所处的位置不同，尊称就不一样了.对于同一个电路来说，旁路（）电容是把输入讯号中的高频噪音作为滤除对象，把功放携带的高频杂讯滤除，而去耦（,亦称退耦）电容是把输出讯号的干扰作为滤除对象.在供电电源和地之间也常常联接去耦电容，它有三个方面的作用：一是作为本集成电路的蓄能电容；二是滤除该元件形成的
18、高频噪音，切断其通过供电回路进行传播的通路；三是避免电源携带的噪音对电路构成干扰.我来总结一下，旁路实际上就是给高频干扰提供一个到地的能量释放途径，不同的容值可以针对不同的频度干扰.所以通常旁路时常用一个大贴片加上一个小贴片并联使用.对于相同容量的电容的Q值我觉得会影响旁路时高频干扰释放路径的阻抗，直接影响旁路的疗效，对于旁总来说，希望在旁路作用时，电容的等效阻抗越小越好，这样更利于能量的排尿.数字电路输出讯号电平转换过程中会形成很大的冲击电压，在供电线和电源电阻上形成较大的压降,使供电电流形成跳变，形成阻抗噪音（又名开关噪音），产生干扰源.、冲击电压的形成输出级控制正负逻辑输出的管子短时间同
19、时导通，形成瞬态尖峰电压受负载电容影响，输出逻辑由“0转换至“1时，因为对负载电容的充电而形成瞬态尖峰电压.瞬态尖峰电压可达50ma,动作时间大概几ns至几十ns.、降低冲击电压影响的举措（1）增加供电电源电阻和供电线阻抗（2）匹配去耦电容三、何为去耦电容在ic（或电路）电源线端和相线端加接的电容称为去耦电容四、去耦电容怎么取值去耦电容取值通常为，频度越高，去耦电容值越小五、去耦电容的种类独石（2）玻璃釉（3）墙砖（4）锂六、去耦电容的放置去耦电容应放置于电源入口处，连线应尽可能短.旁路电容不是理论概念，而是一个常常使用的实用技巧，在50-60年彳，这个词也就有它特有的含意，如今已不多用.电子
20、管或则晶体管是须要偏置的，就是决定工作点的直流供电条件.诸如电子管的基极相对于阴极常常要求加有负压，为了在一个直流电源下工作，就在阴极对地串接一个内阻，借助板流产生阴极的对地正电位，而基频直流接地,这些偏置技术称作自偏”但是对（交流）讯号而言，这同时又是一个负反馈，为了去除这个影响就在这个内阻上并联一个足够大的点容，这就叫旁路电容.后来也有的资料把它引申使用于类似情况.去耦电容在集成电路电源和地之间的有两个作用：一方面是本集成电路的蓄能电容，另一方面旁路掉该元件的高频噪音.数字电路中典型的去耦电容值是心F这个电容的分布电感的典型值是5a的去耦电容有5aH的分布电感，它的并行共振频度大概在7MH
21、z左右，也就是说，对于10MHz以下的噪音有较好的去耦疗效，对40MHz以上的噪音几乎不起作用.1心E10心F的电容，并行共振频度在20MHz以上，消除高频噪音的疗效要好一些.每10片左右集成电路要加一片充放电电容，或1个蓄能电容，可选10口左右.最好不用电解电容，电解电容是两层薄膜卷上去的，这些卷上去的结构在高频时表现为电感.要使用钥.电容或聚碳香豆素电容.去耦电容的选用并不严格，可按C=1/F,即10MHz取aF,取心F.通常来说，容量为uf级的电容，象电解电容或钥.电容，他的电感较大，谐振频度较小，对低频讯号通过较好，而对高频讯号，表现出较强的电感性，阻抗较大，同时，大电容还可
22、以起到局部电荷池的作用,可以减轻局部的干扰通过电源耦合出去；容量为的电容，通常为陶瓷电容或云母电容，电感小，谐振频度高，对高频讯号的阻抗较小，可以为高频干扰讯号提供一条旁路，降低外界对该局部的耦合干扰旁路是把功放或电源携带的高频杂讯或讯号滤除；去藕是为保正输出端的稳定输出（主要是针对元件的工作）而设的小池塘”在其他大电压工作时保证电源的波动范围不会影响该电路的工作补充一点就是所谓的藕合：是在前后级间传递讯号而不相互影响各级静态工作点的器件有源元件在开关时形成的高频开关噪音将顺着电源线传播.去耦电容的主要功能就是提供一个局部的直流电源给有源元件，以减低开关噪音在板上的传播和将噪音引导到地在电子电
23、路中，去耦电容和旁路电容都是起到抗干扰的作用，电容所处的位置不同，尊称就不一样了.好多电子产品中，电容器都是必不可少的电子元元件，它在电子设备中充当检波器的平滑混频、电源和退耦、交流讯号的旁路、交直流电路的交流耦合等.因为电容器的类型和结构种类比较多，因而,使用者除了须要了解各种电容器的性能指标和通常特点，并且还必须了解在给定用途下各类器件的异同点、机械或环境的限制条件等.本文介绍电容器的主要参数及应用，可供读者选择电容器种类时用.1、标称电容量（CR）:电容器产品标出的电容量值云母和陶瓷介质电容器的电容量较低（大概在以下）;纸、塑料和一些陶瓷介质方式的电容量居中（大概在0005a
24、F1010aF一般电解电容器的容量较大.这是一个简略的分类法.2、类别水温范围：电容器设计所确定的能连续工作的环境湿度范围，该范围取决于它相应类别的气温极卜M值，如上限类别体温、下限类别体温、额定气温（可以连续施加额定电流的最高环境湿度）等.3、额定电流（UR）:在下限类别气温和额定体温之间的任一气温下，可以连续施加在电容器上的最大直流电流或最大交流电流的有效值或脉冲电流的峰值电容器应用在高压场合时，必须注意电晕的影响.电晕是因为在介质/电极层之间存在缝隙而形成的，它不仅可以形成毁坏设备的寄生讯号外，都会造成电容器介质击穿.在交流或脉动条件下，电晕非常容易发生.对于所有的电容器，在使用中应保证直流
25、电压与交流峰值电流之和不的超过直流电流额定值.4、损耗角余弦（tg6库规定频度的余弦电流下，电容器的耗损功率乘以电容器的无功功率这儿须要解释一下，在实际应用中，电容器并不是一个纯电容，其内部还有等效内阻，它的简化等效电路如右图所示.图中C为电容器的实际电容量，Rs是电容器的串联等效内阻，Rp是介质的绝缘内阻,Ro是介质的吸收等效内阻.对于电子设备来说，要求Rs愈小愈好，也就是说要求耗损功率小，其与电容的功率的倾角6要小.这个关系用下式来抒发：tg6=Rs/Xc=匕，在应用当中应注意选择这个参数，防止自身发热过大，以降低设备的失效性.5、电容器的气温特点：一般是以20c基准体温的
26、电容量与有关体温的电容量的比率表示补充:1、电容在电路中通常用“励数字表示（如C13表示编号为13的电容）.电容是由两片金属膜靠近，中间用绝缘材料隔开而组成的器件.电容的特点主要是隔直流通交流.电容容量的大小就是表示能储存电能的大小，电容对交流讯号的制约作用称为容抗，它与交流讯号的频度和电容量有关.容抗XC=1/2tifc（f表示交流讯号的频度，C表示电容容量）电话机中常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容、钥,电容和尼龙电容等2、识别方式：电容的辨识方式与阻值的辨识方式基本相同，分直标法、色标法和数标法3种.电容的基本单位用法拉（F）表示，其它单位还有：毫法（mF）、微法（
27、uF）、纳法（nF）、皮法（pF）.其中:1法拉=103毫法二106微法=109纳法=1012皮法容量大的电容其容量值在电容上直接标注，如10UF/16V容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示字母表示法：1m==1n=数字表示法：通常用三位数字表示容量大小，前两位表示有效数字，第三位数字是倍率.如:102表示=峨示=uF3、电容容量偏差表符号容许偏差±1%±2%±5%±10%±15%士20%如:一墙砖电容为104J表示容量为0.1uF、误差为&#
28、177;5%.6使用寿命：电容器的使用寿命随气温的降低而降低.主要诱因是气温加速物理反应而使介质随时间退化.7绝缘内阻：因为温升造成电子活动降低，因而气温下降将使绝缘内阻增加.电容器包括固定电容器和可变电容器两大类，其中固定电容器又可依照所使用的介质材料分为云母电容器、陶瓷电容器、纸/塑胶薄膜电容器、电解电容器和玻璃釉电容器等；可变电容器也可以是玻璃、空气或陶瓷介质结构.以下附录列举了常见电容器的字母符号.电容分类介绍名称:聚脂（尼龙）电容（CL）符号：电容量：40p-4u额定电流:63-630V主要特征：小容积，大容量，耐热耐湿，稳定性差应用：对稳定性和耗损要求不高的低频电路名称:热固性乙烯电
29、容(CB)符号：电容量:10p-1u额定电流：100V-30KV主要特征：稳定，低耗损，容积较大应用：对稳定性和耗损要求较高的电路名称:聚丙烯电容(CBB)符号：电容量:1000p-10u额定电流：63-2000V主要特征：性能与热固性相像但容积小，稳定性略差应用：取代大部份热固性或云母电容，用于要求较高的电路名称:云母电容(CY)符号：电容量：额定电流：100V-7kV主要特征：高稳定性，高可靠性，气温系数小应用：高频振荡，脉冲等要求较高的电路名称:高频瓷介电容(CC)符号：电容量:1-6800P额定电流：63-500V主要特征：高频耗损小，稳定性好应用:iWj频电路名称:低频瓷介电容(CT)符
30、号：电容量：额定电流：50V-100V主要特征：容积小，价廉，耗损大，稳定性差应用：要求不高的低频电路名称:玻璃釉电容(CI)符号：电容量：额定电流：63-400V主要牛I点：稳定性较好，耗损小，耐低温(200度)应用：脉冲、耦合、旁路等电路名称:铝电解电容符号：电容量：额定电流：主要牛e点：容积小，容量大，耗损大，漏电大应用：电源混频，低频耦合，去耦，旁路等名称:锂电解电容（CA）锂电解电容（CN）符号：电容量：额定电流：主要特征：耗损、漏电大于铝电解电容应用：在要求高的电路中取代铝电解电容名称：空气介质可变电容器符号：可变电容量：100-1500P主要特征：耗损小，效率高；可依照要求制成直
31、线式、直线波长式、直线频度式及对数式等应用：电子仪器，广播电视设备等名称:薄膜介质可变电容器符号可变电容量：15-550p主要特征：容积小，重量轻；耗损比空气介质的大应用：通信，广播接收机等名称:薄膜介质微调电容器符号：可变电容量：1-29p主要特征：耗损较大电流和频率的计算公式，容积小应用：收录机，电子仪器等电路作电路补偿名称：陶瓷介质微调电容器符号：可变电容量：主要特征：耗损较小，容积较小应用：精密调谐的高频振荡回路名称:独石电容最大的缺点是气温系数很高，做振荡器的稳漂让人受不了，我们做的一个555振荡器，电容正好在7805对面,开机后，用示波器看频度，眼看着就渐渐变化，后来换成腈纶电容就很多了.独石电容的特性：电容量大、体积小、可靠性高、电容量稳定，耐低温耐湿性好等应用范围广泛应用于电子精密仪器.各类大型电子设备作谐振、耦合、滤波、旁路容量范围：耐压:二倍额定电流.上面说独石又叫多层瓷介电容，分两种类型，1型性能很好，但容量小，通常大于，另一种叫II型，容量大,但性能通常.就温漂而言：独石为正温系数+130左右，CBB为负温系数-230,用适当比列并联使用，可使温漂降到很小.就价钱而言：钥.，锂电容最贵，独石，CBB较实惠，墙砖最低，但有种高频零温漂黑点墙砖稍贵.云母电容Q值较高，也稍贵
